CN103987310A - 电子血压计 - Google Patents
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Abstract
电子血压计(1)具有：袖带(20)，其装戴于测定部位；压电泵(51)，其调整施加到袖带的压力；驱动电路(53)，其用于驱动压电泵；控制器(100)，其将用于规定压电泵的驱动时间点的脉冲信号输出至驱动电路。驱动电路包括：开关电路(64)，其分别响应第一驱动信号及第二驱动信号来切换特定电压的连接关系，特定电压是指，分别施加至压电泵的两端的电压；信号生成电路(60)，其基于由控制器输出的脉冲信号，来输出第一驱动信号及第二驱动信号。信号生成电路具有信号调整电路(62)，该信号调整电路(62)以使得第一驱动信号及第二驱动信号的相位不重合的方式调整时间点。
Description
技术领域
本发明涉及电子血压计，特别是涉及通过用压电泵对空气袋进行加压等来测定血压的电子血压计。
背景技术
血压是用于分析心脑血管疾病的指标之一。基于血压进行心脑血管疾病的风险分析对预防如脑中风、心脏衰竭、心肌梗塞等心血管类疾病有效。特别是在清晨血压上升的清晨高血压与心脏病或脑中风等有关。并且，发现清晨高血压中的被称作血压晨峰的起床后1小时～1个半小时之间血压急剧上升的症状与脑中风之间有因果关系。因此，掌握时间(生活习惯)和血压变化的相互关系有助于心血管类疾病的风险分析。因此，需要长时间连续性地测定血压。
此外，根据近年的研究成果，发现与在医院或健康检查时测定的血压(随时血压)相比，在家庭测定的家庭血压对心血管类疾病的预防、诊断、治疗更有效。随之，面向家庭的血压计得到广泛普及，开始有了将家庭血压值用于诊断的趋势，并有多种面向家庭的血压计。
通常的电子血压计使用利用了如下的方法的电子血压计，即，将内置有空气袋的臂带均等地卷绕在身体的局部，用空气对该空气袋进行加减压，由此，检测出空气袋压力(袖带压)变动的振幅变化来获取被压迫的动脉血管的容积变化，并进行血压计算的示波法，例如，能够利用日本特开2009-74418号公报公开的压电泵进行加压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-74418号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
另一方面，作为驱动该压电泵的方式，有外部驱动方式和自激方式，在自激方式的情况下，因电路的设计误差等，需要对脉冲的输出特性进行微调整，存在在设计用于该微调整的电路时，电路的布局等变大的问题。
在为外部驱动方式的情况下，例如，只要从CPU输出符合电压特性的脉冲即可，且容易设计。然后，采用通过H桥(全桥)电路等来将该脉冲施加至压电泵的方式。在该情况下，已知由于在H桥电路等进行开关动作时使信号翻转，所以通过输入将蓄积到压电泵的电荷翻转的信号，会流动很大的浪涌电流。
该浪涌电流会引起电池电压的下降，从而有可能对血压测定的精度造成影响。此外，还存在血压计的电池寿命变短的问题。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供能够通过简单的方式抑制浪涌电流的电子血压计。
用于解决问题的手段
本发明的一个技术方案的电子血压计具有：袖带，其装戴于测定部位；压电泵，其调整施加到袖带的压力；驱动电路，其用于驱动压电泵；控制器，其将用于规定压电泵的驱动时间点的脉冲信号输出至驱动电路。驱动电路包括：开关电路，其分别响应第一驱动信号及第二驱动信号来切换特定电压的连接关系，特定电压是指，分别施加至压电泵的两端的电压；信号生成电路，其基于由控制器输出的脉冲信号，来输出第一驱动信号及第二驱动信号。信号生成电路具有信号调整电路，该信号调整电路以使得第一驱动信号及第二驱动信号的相位不重合的方式调整时间点。
优选地，信号生成电路还包括输出使脉冲信号翻转之后的翻转脉冲信号的翻转电路，信号调整电路对脉冲信号及翻转脉冲信号中的至少一种信号的占空比进行调整。
特别是，信号调整电路具有用于使信号的相位延迟的延迟电路和波形整形电路。
特别是，延迟电路包括电阻元件和电容元件。
特别是，电阻元件是电阻值基于来自外部的指示而发生变化的可变电阻元件。
特别是，电容元件是电容成分基于来自外部的指示而发生变化的可变电容元件。
发明效果
能够通过简单方式抑制浪涌电流。
附图说明
图1是说明本发明的实施方式的电子血压计1的外观的图。
图2是表示本发明实施方式的电子血压计的硬件结构的框图。
图3是说明本发明的实施方式的泵驱动电路53的结构的图。
图4是说明本发明的实施方式的翻转电路60及信号调整电路62的具体结构的图。
图5是说明本发明的实施方式的翻转电路60及信号调整电路62的输入及输出信号波形的图。
图6是说明本发明的实施方式的翻转电路60及信号调整电62的输入及输出信号波形的另一个图。
图7是说明在向H桥电路输入驱动信号FIN及RIN的情况下的浪涌电流的图。
图8是说明本发明的实施方式的变形例的泵驱动电路53#的结构的图。
图9是说明本发明的实施方式的变形例的翻转电路60及信号调整电路63的具体结构的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对基于本发明的实施方式的电子血压计进行详细的说明。此外，在下面说明的实施方式中，在涉及到个数、数量等情况下，除了有特别记载的情况以外，本发明的范围不限于该个数、数量等。此外，在下面存在多个实施方式的情况下，除了有特别记载的情况以外，起初就预计能够适当组合各个实施方式。在各图中，同一附图标记显示相同或相当部分，有时不重复说明。
在本实施方式中，将上臂作为测定部位，利用示波法计算血压，作为一个例子，对搭载有1个压力传感器的电子血压计进行说明。此外，用于血压计算的方法不限于示波法。此外，压力传感器的个数也可以是多个。
(电子血压计1的外观)
图1是说明本发明的实施方式的电子血压计1的外观的图。
图2是表示本发明的实施方式的电子血压计的硬件结构的框图。
参照图1及图2，电子血压计1具备：主体部10、表面盖体(cover)11、能够卷绕到被测定者的上臂上的袖带20。袖带20包括空气袋21。在表面盖体11上配置有例如由液晶等构成的显示部40、用于接受来自用户(被测定者)的指示的由多个开关构成的操作部41。
主体部10除了上述显示部40及操作部41之外，还包括：CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)100，其用于集中控制各部分，进行各种运算处理：处理用存储器42，其用于存储使CPU100进行规定动作的程序和/或数据；数据保存用存储器43，其用于保存所测定的血压数据等；电池44，其用于向主体部10的各部分供电；定时器45，其对当前时间进行计时，并向CPU100输出计时数据。
操作部41具有：测定/停止开关41A，其接受所输入的用于使电源接通或关断(ON或OFF)的指示和接受测定开始及结束的指示；定时器设置开关41B，其用于操作设置定时器45；存储器开关41C，其从存储器43读取保存在存储器43中的血压数据等信息，并接受在显示部40上显示的指示；箭头开关41D、41E，其用于接受在设置定时器时加减数字和在调用存储器时加减存储器编号的指示。
主体部10还具有包括压电泵51及排气阀(下面，称作阀)52在内的袖带压的调整机构。由压电泵51、阀52及用于检测空气袋21内的压力(袖带压)的压力传感器321构成的空气系统经由袖带用气管31与内置于袖带20中的空气袋21连接。
主体部10还包括上述的空气系统、袖带压的调整机构、振荡电路331。袖带压的调整机构除了具有压电泵51及阀52之外，还具有泵驱动电路53和阀驱动电路54。
压电泵51向空气袋21供给空气，以对袖带压进行加压。阀52为了排出或封入空气袋21的空气而进行开闭。
泵驱动电路53基于由CPU100提供的控制信号(脉冲信号)控制驱动压电泵51。阀驱动电路54基于由CPU100提供的控制信号进行阀52的开闭控制。
作为一个例子，使用静电电容型压力传感器，来作为压力传感器321。静电电容型压力传感器的电容值根据所检测的袖带压而变化。振荡电路331连接到压力传感器321，根据压力传感器的电容值而发生振荡。在本例子中，振荡电路331响应来自CPU100的指示来动作，CPU100向振荡电路331输出激活信号。此外，压力传感器不限于静电电容型，还能够采用其他方式。例如，还能够使用采用了压电电阻元件的压电电阻型压力传感器。
接收了来自CPU100的激活信号的振荡电路331输出具有基于压力传感器321的电容值的频率的信号(以下，称作频率信号)。所输出的频率信号发送至CPU100。
CPU100通过将由振荡电路331输入的频率信号转换为压力，来检测压力。
图3是用于说明本发明的实施方式的泵驱动电路5的结构的图。
参照图3，泵驱动电路53包括翻转电路60、信号调整电路62、H桥电路64、升压电路66。
翻转电路60接收所输入的由CPU100发送的控制信号(脉冲信号)。该控制信号(脉冲信号)是用于规定对压电泵51进行驱动的定时信号。此外，翻转电路60响应所输入的该控制信号(脉冲信号)，输出2个控制信号。具体而言，一方面直接输出与所输入的脉冲信号同相位的信号，另一方面，输出使脉冲信号的相位翻转的翻转脉冲信号。
信号调整电路62分别接收由翻转电路60输入的脉冲信号及翻转脉冲信号，并且输出这两个信号，来分别作为用于驱动H桥电路64的第一及第二驱动信号。具体而言，信号调整电路62调整所输入的脉冲信号及翻转脉冲信号中至少一个的占空比之后进行输出。
H桥电路64是用于向压电泵51供给规定电流的开关电路，按照第一及第二驱动信号向压电泵51供给规定电流。按照第一驱动信号，以向压电泵51供给第一方向(正方向)的电流的方式，向压电泵51的两端施加电压。此外，按照第二驱动信号，以向压电泵51供给与第一方向相反的第二方向(负方向)的电流的方式，向压电泵51的两端施加电压。即，按照第一及第二驱动信号，执行用于切换施加到压电泵51的两端的电压的连接关系的(切换正负逻辑)切换控制。具体而言，将施加到压电泵51的电压的一方作为高电压，将另一方作为低电压，按照第一及第二驱动信号切换该电压的连接关系。
升压电路66按照来自CPU100的指示，调整供给到H桥电路64的施加电压的电平。通过调整施加电压的电平，能够调整在压电泵51中流动的电流量。此外，在压电泵51中流动的电流量恒定的情况下，不需要来自CPU100的电压调整指示，只要固定地升压到所希望的电压并供给H桥电路64即可。此外，若不需要升高电压，则能够采用不特意设置升压电路66的结构。此外，由于H桥电路64及升压电路66的结构是公知的技术，所以不作详细说明。
图4是说明本发明的实施方式的翻转电路60及信号调整电路62的具体结构的图。
参照图4，翻转电路60包括反相器IV0。输入至翻转电路60的脉冲信号分支后一方直接输出到信号调整电路62，另一方作为通过反相器IV0的翻转脉冲信号输出至信号调整电路62。
信号调整电路62包括反相器IV1、IV2、NAND(与非)电路ND0、ND1、电阻元件R0、R1、电容元件C0、C1。
NAND电路ND0的一个输入节点接受所输入的脉冲信号，另一个输入节点接受所输入的经过了低通滤波器的脉冲信号。低通滤波器包括电阻元件R0和电容元件C0。经过了该低通滤波器的脉冲信号的上升沿及下降沿基于电阻元件R0及电容元件C0的电阻及电容成分而变缓。
在NAND电路ND0的上述一个及另一个输入节点均成为高电平的情况下，输出低电平，经由反相器IV1，又从信号调整电路62输出高电平信号。
在此，由于经过了该低通滤波器的信号向高电平转换的上升沿及向低电平转换的下降沿较缓，所以NAND电路ND0的内部信号的相位处于延迟的状态。由此，NAND电路ND0的输出信号上升及下降的时间点发生变化。即，能够调整NAND电路ND0的输出信号的占空比，其结果为，调整来自信号调整电路62的输出信号的占空比。
同样地，NAND电路ND1的一个输入节点接受所输入的翻转脉冲信号，另一个输入节点接受所输入的经过了低通滤波器的翻转脉冲信号。低通滤波器由电阻元件R1和电容元件C1构成。经过了该低通滤波器的翻转脉冲信号的上升沿及下降沿基于电阻元件R1及电容元件C1的电阻及电容成分而变缓。
在NAND电路ND1的上述一个及另一个输入节点均成为高电平时，输出低电平，经由反相器IV2，又从信号调整电路62输出高电平信号。
在此，由于经过了该低通滤波器的信号向高电平转换的上升沿及向低电平转换的下降沿较缓，所以NAND电路ND1的内部信号的相位处于延迟的状态。由此，NAND电路ND1的输出信号上升及下降的时间点发生变化。即，能够调整NAND电路ND1的输出信号的占空比，其结果为，调整来自信号调整电路62的输出信号的占空比。
图5是用于说明本发明的实施方式的翻转电路60及信号调整电路62的输入及输出信号波形的图。
参照图5，示出了输出来自CPU100的具有规定周期的控制信号(脉冲信号)的情况。具体而言，示出了在时刻t0迁移到高电平，在时刻t2迁移到低电平，在时刻t4迁移到高电平，在时刻t6迁移到低电平的情况。
此外，示出了根据该控制信号输入到NAND电路ND0的输入信号的波形。在NAND电路ND0的内部，在本例子中，作为一个例子，示出了将所输入的信号波形的振幅设为0～Vcc，并且以将最大振幅的30％以下设为低电平，将最大振幅的70％以上设为高电平的方式来进行整形的情况。
在此，向NAND电路ND0的一个输入节点输入的信号因没有产生延迟而为与脉冲信号同相位的信号。即，基于来自NAND电路ND0的一个输入节点的信号的内部信号A1的上升沿及下降沿因没有延迟而与控制信号同相位，在时刻t0迁移到高电平，在时刻t2迁移到低电平，在时刻t4迁移到高电平，在时刻t6迁移到低电平。
另一方面，由于向NAND电路ND0的另一个输入节点输入经过了低通滤波器的信号，所以输入信号波形的上升沿及下降沿较缓的信号。即，基于来自NAND电路ND0的另一个输入节点的信号的内部信号B1的上升沿及下降沿，因为有延迟而在与控制信号相比相位延迟的时刻t1迁移到高电平，在时刻t3迁移到低电平，在时刻t5迁移到高电平，在时刻t7迁移到低电平。
基于内部信号A1及B1的组合来输出NAND电路ND0的输出信号。具体而言，在内部信号A1及B1中任一方为低电平时输出高电平的信号，在都为高电平时输出低电平的信号。
在本例子中，作为经反相器IV1翻转之后的翻转信号(H桥电路的输入信号(驱动信号FIN))，在时刻t1迁移到高电平，在时刻t2迁移到低电平，在时刻t5迁移到高电平，在时刻t6迁移到低电平。
由此，从信号调整电路62输出驱动信号FIN，该驱动信号FIN为调整了控制信号(脉冲信号)的占空比并输入至H桥电路的信号。
图6是说明本发明的实施方式的翻转电路60及信号调整电路62的输入及输出信号波形的另一个图。
参照图6，示出了输出来自CPU100的规定周期的控制信号(脉冲信号)的情况。
具体而言，示出了在时刻t10迁移到高电平，在时刻t12迁移到低电平，在时刻t14迁移到高电平，在时刻t16迁移到低电平的情况。
此外，示出了经反相器IV0翻转之后的翻转脉冲信号。
具体而言，示出了在时刻t10迁移到低电平，在时刻t12迁移到高电平，在时刻t14迁移到低电平，在时刻t16迁移到高电平的情况。
然后，示出了按照该翻转脉冲信号输入到NAND电路ND1的输入信号的波形。在NAND电路ND1的内部，在本例子中，作为一个例子，示出了将所输入的信号波形的振幅设为0～Vcc，并且以将最大振幅的30％以下设为低电平，将最大振幅的70％以上设为高电平的方式来进行整形的情况。
在此，向NAND电路ND1的一个输入节点输入的信号因没有产生延迟而为与翻转脉冲信号同相位的信号。即，基于来自NAND电路ND1的一个输入节点的信号的内部信号A2的上升沿及下降沿因没有延迟而与翻转脉冲信号同相位，在时刻t10迁移到低电平，在时刻t12迁移到高电平，在时刻t14迁移到低电平，在时刻t16迁移到高电平。
另一方面，由于向NAND电路ND1的另一个输入节点输入经过了低通滤波器的信号，所以输入信号波形的上升沿及下降沿变缓的信号。即，基于来自NAND电路ND0的另一个输入节点的信号的内部信号B2的上升沿及下降沿，因为有延迟而在与控制信号相比相位延迟的时刻t11迁移到低电平，在时刻t13迁移到高电平，在时刻t15迁移到低电平，在时刻t17迁移到高电平。
基于内部信号A2及B2的组合来输出NAND电路ND1的输出信号。具体而言，在内部信号A2及B2中任一方为低电平时输出高电平的信号，在都为高电平时输出低电平的信号。
在本例子中，作为经反相器IV2翻转之后的翻转信号(H桥电路的输入信号(驱动信号RIN))，在时刻t10迁移到低电平，在时刻t13迁移到高电平，在时刻t14迁移到低电平，在时刻t17迁移到高电平。
由此，从信号调整电路62输出驱动信号RIN，该驱动信号RIN为调整了控制信号(脉冲信号)的占空比并输入至H桥电路的信号。
图7是说明在向H桥电路输入驱动信号FIN及RIN时的浪涌电流的图。
参照图7(A)，在此，作为比较例，示出了输入至现有的H桥电路中的驱动信号的波形。
如该图所示，驱动信号FIN及RIN具有互补的逻辑关系，驱动信号FIN从高电平下降至低电平和驱动信号RIN从低电平上升至高电平的时间点大体上为相同时间。由此，因驱动信号FIN从高电平下降至低电平而引起的浪涌电流和因驱动信号RIN从低电平上升至高电平而引起的浪涌电流流动的时间点为相同时间，从而，存在整体的浪涌电流变大的问题。还存在因该浪涌电流产生过大的电压下降的问题。
参照图7(B)，在此示出了本例子中的输入至H桥电路中的驱动信号的波形。
如该图所示，示出了以使驱动信号FIN及RIN上升及下降的时间点不重合的方式调整了占空比的情况。由此，在时刻t20的驱动信号FIN从高电平下降至低电平和在时刻t21的驱动信号RIN从低电平上升至高电平的时间点错开，因此，因驱动信号FIN从高电平下降至低电平而引起的浪涌电流和因驱动信号RIN从低电平上升至高电平而引起的浪涌电流流动的时间点错开，能够抑制整体的浪涌电流。由此，抑制浪涌电流的大小，从而抑制产生过大的电压下降。
同样地，由于在时刻t22的驱动信号RIN从高电平下降至低电平和在时刻t23的驱动信号FIN从低电平上升至高电平的时间点错开，所以因驱动信号RIN从高电平下降至低电平而引起的浪涌电流和因驱动信号FIN从低电平上升至高电平而引起的浪涌电流流动的时间点错开，能够抑制整体的浪涌电流。
由此，能够抑制电池电压下降，维持提高了血压测定的精度的状态，并且能够延长血压计的电池寿命。
在本例子中，在信号调整电路63，对分别调整从CPU100输出的控制信号(脉冲信号)及其翻转脉冲信号的占空比来输出驱动信号FIN及RIN的方式进行了说明，也能够采用调整两个信号中的某一方的占空比的方式。
此外，在本例中，对利用NAND电路对信号进行整形的情况进行了说明，但是不特别限定于NAND电路，也可以利用其他逻辑电路例如AND(与)电路、NOR(或非)电路等来对信号进行整形，或者也能够采用使用了施密特触发器的结构。
图8是说明本发明的实施方式的变形例的泵驱动电路53#的结构的图。
参照图8，与图3的泵驱动电路53的结构相比，不同点在于将信号调整电路62替换为信号调整电路63。其他部分的结构相同，因此不重复进行详细说明。
图9是说明本发明的实施方式的变形例的翻转电路60及信号调整电路63的具体结构的图。
参照图9，信号调整电路63与信号调整电路62相比，不同点在于将电阻元件R0、R1替换为电阻元件R0#、R1#。其他部分的结构相同，因此不重复进行详细说明。
电阻元件R0#、R1#是可变电阻元件，其电阻值根据来自CPU100的相位延迟控制信号而变化。此外，在本例子中，示出了电阻元件R0#、R1#中任一个的电阻值都根据相位延迟控制信号而变化，也可以仅调整其中一方的电阻值，电阻元件R0#、R1#为能够分别独立地进行调整的元件。可变电阻或可变电容的选择根据臂围、腕围、电池剩余量、卷绕的宽松程度等而改变。
通过调整该电阻值，能够调整上述的经过了低通滤波器的信号向高电平转换的上升沿及向低电平转换的下降沿。即，能够对从信号调整电路63输出的驱动信号FIN/RIN的占空比进行微调整，从而能够将符合压电泵的特性的驱动信号输入至H桥电路64。
此外，在本例子中，对将电阻元件R0#、R1#设为可变电阻元件的情况进行了说明，但是不限于电阻元件，还能够通过采用将电容元件C0、C1作为可变电容元件并使电容成分变化的结构，来对经过了低通滤波器的信号向高电平转换的上升沿及向低电平转换的下降沿进行微调整。此外，当然还能够采用组合了两种情况的结构。
此外，还考虑有错开来自CPU的脉冲信号来输出驱动信号FIN/RIN的方式，但是需要将压电泵的驱动频率控制在1μ秒以下的时间(换算成时间的情况)，为此需要高速时钟(high clock)的CPU，这种CPU耗电较大，电池寿命变短。而通过采用本方式，能够以简单方式错开脉冲信号，因此不管是在成本方面还是耗电方面都有利。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是应理解为此次公开的实施方式的所有内容是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求示出，意味着包含与权利要求的范围均等的意思和权利要求范围内的所有变更。
附图标记说明
1 电子血压计，
10 主体部，
11 表面盖体，
20 袖带，
21 空气袋，
31 袖带用气管，
40 显示部，
41 操作部，
41A 测定/停止开关，
41B 定时器设置开关，
41C 存储器开关，
41D、41E 箭头开关，
42、43 存储器，
44 电池，
45 定时器，
51 压电泵，
52 阀，
53 泵驱动电路，
54 阀驱动电路，
100CPU(Central Processing Unit：中央处理器)，
321 压力传感器，
331 振荡电路，
335 调整电路，
1122 传感器异常检测部。
Claims (6)
1.一种电子血压计，其特征在于，
具有：
袖带，其装戴于测定部位，
压电泵，其调整施加到上述袖带的压力，
驱动电路，其用于驱动上述压电泵，
控制器，其将用于规定上述压电泵的驱动时间点的脉冲信号输出至上述驱动电路；
上述驱动电路包括：
开关电路，其分别响应第一驱动信号及第二驱动信号来切换特定电压的连接关系，所述特定电压是指，分别施加至上述压电泵的两端的电压，
信号生成电路，其基于由上述控制器输出的脉冲信号，来输出上述第一驱动信号及第二驱动信号；
上述信号生成电路具有信号调整电路，该信号调整电路以使得上述第一驱动信号及第二驱动信号的相位不重合的方式调整时间点。
2.根据权利要求1所述的电子血压计，其特征在于，
上述信号生成电路还包括输出使上述脉冲信号翻转之后的翻转脉冲信号的翻转电路，
上述信号调整电路对上述脉冲信号及上述翻转脉冲信号中的至少一种信号的占空比进行调整。
3.根据权利要求2所述的电子血压计，其特征在于，
上述信号调整电路具有用于使信号的相位延迟的延迟电路和波形整形电路。
4.根据权利要求3所述的电子血压计，其特征在于，
上述延迟电路包括电阻元件和电容元件。
5.根据权利要求4所述的电子血压计，其特征在于，
上述电阻元件是电阻值基于来自外部的指示而发生变化的可变电阻元件。
6.根据权利要求4所述的电子血压计，其特征在于，
上述电容元件是电容成分基于来自外部的指示而发生变化的可变电容元件。
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